CN110157404B - 一种生态环保型油田驱油体系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生态环保型油田驱油体系，由驱油剂、聚合物和水组成，其中，以质量百分数计算，驱油剂占0.1％～1％，聚合物占0.05％～0.3％，余量为水，聚合物为分子量范围在800万～2000万的聚丙烯酰胺，驱油剂是由以下重量百分数的组分组成的：乳化剂60％，酯类化合物2％，润湿剂1.5％，余量为水。本发明能够最大限度实现驱油剂对稠油的降粘处理，大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，并起到较好的调剖堵水效果；将驱油剂与聚合物配合使用，可有效提高驱油效率，提高稠油的采收率。

Description

一种生态环保型油田驱油体系
技术领域
本发明涉及一种生态环保型油田驱油体系。
背景技术
油田的开发分为三个过程：第一，利用天然能量如油藏流体的弹性能量、边水的水压、原油自身的重力和气顶气压等进行开采，称之为一次采油，采收率约为20％～30％；第二，在天然能量逐渐消耗，没有开采能力是，人工的采取注气和注水等措施来保持油藏压力继续开采，即气驱、水驱开采，一称之为二次采油，采收率约为20％～40％；第三，在补充油藏压力仍不能继续开采之后，人工注入化学物质、溶剂和热载体等化学药剂作为驱油介质进行驱油开采，称之为三次采油。三次采油的采收率根据不同工艺差异较大，一般为50％～70％。但是这三个阶段并不是按照先后顺序依次进行，往往根据根据油田地质构造和能源的需求量交互使用。
在国内外，有很多学者研究中都使用了强化采油(Enhanced Oil Recovery)一词来描述一次采油之后的采油阶段。强化采油多一般指为了开采二采阶段剩余油，使用的多种物理和化学驱油手段，增加采收率的三次采油措施。近些年来，随着原油开采技术的不断开发和创新，许多学者把单井吞吐开采技术、封堵渗透层技术、高分子有机聚合物驱油、油层深部转向技术等也称之为三次采油技术，将强化采油(Enhanced Oi lRecovery)改成提高石油采收率(Improved Oil Recovery)，更为准确的描述了开采二采剩余油措施的内涵。一般来说，把开采水驱后剩余油量的处理措施称之为“提高石油采收率”更加合适。
提高石油采收率的手段根据起作用机理和驱替方式可分为以下几类：化学法、混相法、热力法以及微生物法。第一类化学法，根据驱油主体类型的不同又可分为碱驱、聚合物驱以及表活剂驱，后来又研究出了二元复合驱(聚—碱复合)以及三元复合驱(聚—表—碱复合)等复合驱油技术。第二类混相法，根据混相剂类型的差别分为注液化石油气段塞法、富气混相驱、高压CO2混相法以及N2混相法。第三类热力法，根据注入物质和驱油机理的不同分为热水驱、烟道气驱以及蒸汽驱等。第四类微生物法，根据注入工艺和注入物质的区别，微生物法分为直接注入微生物菌液和注入经过处理的微生物代谢产物。轻质原油的开采一般使用化学法以及混相法，而热力法一般适用于粘度较大的重质原油。泡沫驱属于化学驱的一种，一般混相驱和蒸汽驱将泡沫驱作为一种控制流度的措施。除此之外，还有文献中报道了注强酸提高油井采收率技术以及使用电磁复合场处理含油地层提高采收率的技术，但由于其尚处于研究阶段，没有大面积的推广使用。
按照流体力学和孔隙滞留原油的基本原理，可以增大驱替液的粘度，或者降低油水界面张力来增加采收率，因此在油田实际生产和应用中按照驱替液组合和驱油作用原理，使用最普遍的技术为碱驱、聚驱和表活剂驱。聚驱指的是将水溶性高分子聚合物溶解在驱替液中以提高驱替液的粘度，提高驱油剂的波及系采系数进而提高采收率。聚合物驱的驱油原理有：(1)通过提高驱油剂粘度来减小其的流度，从而使驱油剂和原油的流度比减小，提高驱油剂的波及系数以及范围；(2)调整驱替液在地层储油层各个方向的流向分配，增加储油岩层的吸水效果，进而改善驱替液沿高渗透层窜流的状况，提高驱油剂的波及范围。由于聚合物驱油技术的经济成本较高以及适应的油田地质条件较为严苛，因此其应用收到了制约，并且其提高采收率的能力一般只有8％～17％左右。表面活性剂驱是指在驱替水中加入表面活性剂，降低驱油剂和原油之间的油水界面张力，进而增加采收率。表面活性剂驱的驱油原理有：(1)降低驱油剂和原油之间的油水界面张力，增加原油和驱油剂之间作用，降低石油在储油岩层表面的滞留吸附；(2)表面活性剂在驱替液中水解电离形成的胶束，增加原油在驱油剂中溶解能力；(3)使得原油发生乳化，增加其流动性能。表面活性剂驱油技术一般有两种驱油方案：(1)将低浓度(<1％)表面活性剂溶液作为驱油剂注入大孔隙(体积倍数15％～60％)；(2)将高浓度(>5％)表面活性剂溶液作为驱油剂注入小孔隙(体积倍数3％～20％)。由于第二种方案的成本较高，因此在实际生产应用中使用低浓度(<1％)表面活性剂溶液驱油。碱驱是指在驱替水中加入碱性物质与石油中含有的有机酸反应生成表面活性剂，降低驱油剂和原油之间的油水界面张力，进而增加采收率。碱驱驱油的原理有：(1)原油中的有机酸与驱油剂中所含的碱反应生成的一种具有表面活性的物质(例如石油磺酸盐等)，它会降低驱油剂和原油之间的油水界面张力，降低岩层孔隙对滞留原油的吸附，增加驱油体系的驱替效果；(2)岩层孔隙中滞留的原油能够在含碱驱替水作用下乳化，形成不同粒径的O/W乳状液，随后被带入驱油体系中。(3)碱与原油中的某些酯类发生皂化反应生成脂肪酸盐，其具有一定的表面活性，改变了储油岩层的亲水性(岩石表面由亲油性转变为亲水性)，降低了原油在储油岩层上的粘连吸附，同时导致岩层表面原油被驱油剂代替从而使原油在驱油剂的粘滞力作用下驱出岩层孔隙；(4)碱与原油中所含的胶质、沥青质等有机极物质发生反应，生成了具有表面活性物质的皂化物，降低了油水界面膜的强度，致使石油发生乳化溶解。碱驱驱油体系对油水界面膜强度的影响的主要原因是改变碱与原油中所含胶质、沥青质皂化反应速度和程度，以及生成的表面活性物质(两性皂化物)在油水界面膜上的排列分布。只有生成的表面活性物质(两性皂化物)在油水界面膜上有序排列吸附时才能改变油水界面膜强度，降低原油和驱油之间的油水界面张力。而这种有序排列的过程受驱替水离子强度的影响很大，只有离子强度和pH在适当的范围内两性皂化物在油水界面上的排列理想状态。
CN107365575A公开了一种适用于稠油油藏的降粘驱油剂，是由以下重量百分数的组分组成的：乳化剂20％～60％，酯类化合物1％～5％，润湿剂0.2％～2％，余量为水。还公开了一种适用于稠油油藏的降粘驱油剂-聚合物体系，由前述降粘驱油剂、聚合物和水组成，其中，驱油剂占0.1％～1％，聚合物占0.05％～0.3％，余量为水；所述聚合物为分子量在800万～2000万的聚丙烯酰胺。本发明的降粘驱油剂、降粘驱油剂-聚合物体系，对稠油具有较好的降粘及乳化作用，可大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，并起到较好的调剖堵水效果，可有效提高驱油效率，提高稠油的采收率；适用于地层粘度达到200mPa·s以上的稠油油藏。
然而，上述技术方案的提高采收率仅为17.6％～21.6％，仍然存在进一步提高的空间。
发明内容
本发明克服了现有技术中驱油剂的提高采收率偏低的技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种生态环保型油田驱油体系，是由以下重量百分数的组分组成的：乳化剂60％，酯类化合物2％，润湿剂1.5％，余量为水。
所述乳化剂选自十二烷醇聚醚-10、十二烷醇聚醚-10硫酸酯盐、十四烷醇聚醚-20磷酸酯盐、十四烷醇聚醚-20、十六烷醇聚醚-50、十六烷醇聚醚-20羧酸盐、正辛醇聚醚-4磺酸盐、十八烷醇聚醚-20。
所述酯类化合物选自十四酸甲酯、十二酸乙酯、十二酸甲酯、正辛酸甲酯、正癸酸异丙酯、油酸甲酯。
所述润湿剂为润湿剂A、润湿剂B、润湿剂C按质量比例为1：1：1共同组成；
所述润湿剂A的化学结构式为：
Figure BDA0002079352590000041
所述润湿剂B的化学结构式为：
Figure BDA0002079352590000042
所述润湿剂C的化学结构式为：
Figure BDA0002079352590000043
优选的，所述乳化剂为正辛醇聚醚-4磺酸盐，所述酯类化合物为十四酸甲酯，所述润湿剂为润湿剂A、润湿剂B、润湿剂C按质量比例为1：1：1共同组成。
所述驱油剂的制备方法为：将各组分混合，混匀，即得。
本发明还提供一种态环保型油田驱油体系，由上述驱油剂、聚合物和水组成，其中，以质量百分数计算，驱油剂占0.1％～1％，聚合物占0.05％～0.3％，余量为水；所述聚合物为分子量范围在800万～2000万的聚丙烯酰胺。
优选的，驱油剂占0.5％，聚合物占0.2％。
优选的，聚合物为分子量为1500万的聚丙烯酰胺。
所述驱油剂体系的制备方法为：将各组分混合，混匀，即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所采用的三种润湿剂能够产生协调增效的效果，最大限度实现驱油剂对稠油的降粘处理，大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，并起到较好的调剖堵水效果；将驱油剂与聚合物配合使用，可有效提高驱油效率，提高稠油的采收率。
(2)相比于现有技术中使用单一的润湿剂，本发明使用三种协同增效的润湿剂可使提升采收率进一步提升至28.8％，能够有效解决现有技术中驱油剂的提高采收率偏低的技术问题。
(3)本发明的驱油剂及驱油体系还具有生态环保的特点，对环境不会造成太大影响。
具体实施方式
下面具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
将乳化剂、酯类化合物、润湿剂和水按一定比例混合，配制成驱油剂，列于表1中。
表1
Figure BDA0002079352590000051
将上述驱油剂、聚丙烯酰胺和水按一定比例混合，配制成驱油剂体系，列于表2中。
表2
编号 驱油剂质量分数 聚丙烯酰胺分子量(质量分数)
实施例1 0.5％ 1500万(0.2％)
实施例2 0.5％ 1500万(0.2％)
实施例3 0.5％ 1500万(0.2％)
实施例4 0.5％ 1500万(0.2％)
实施例5 0.5％ 1500万(0.2％)
实施例6 0.5％ 1500万(0.2％)
对比例1 0.5％ 1500万(0.2％)
对比例2 0.5％ 1500万(0.2％)
对比例3 0.5％ 1500万(0.2％)
对比例4 0.5％ 1500万(0.2％)
对比例5 0.5％ 1500万(0.2％)
对比例6 0.5％ 1500万(0.2％)
效果表征：采用提升采收率来表征驱油剂和驱油剂体系的技术效果，稠油选为粘度为260mPa·s(90℃)的稠油，提升采收率的测试方法参照CN107365575A中记载的实验方法，结果列于表3。
表3
编号 提升采收率/％
实施例1 28.8
对比例1 25.9
对比例2 23.7
对比例3 24.5
对比例4 20.6
对比例5 19.6
对比例6 18.4
上述结果表明，(1)本发明所采用的三种润湿剂能够产生协调增效的效果，最大限度实现驱油剂对稠油的降粘处理，大幅降低稠油在岩石孔隙中的粘滞力，并起到较好的调剖堵水效果；将驱油剂与聚合物配合使用，可有效提高驱油效率，提高稠油的采收率：(2)相比于现有技术中使用单一的润湿剂，本发明使用三种协同增效的润湿剂可使提升采收率进一步提升至28.8％，能够有效解决现有技术中驱油剂的提高采收率偏低的技术问题。

Claims (5)

1.一种生态环保型油田驱油体系，其特征在于，由驱油剂、聚合物和水组成，其中，以质量百分数计算，驱油剂占0.1％～1％，聚合物占0.05％～0.3％，余量为水；所述聚合物为分子量范围在800万～2000万的聚丙烯酰胺；
所述驱油剂是由以下重量百分数的组分组成的：乳化剂60％，酯类化合物2％，润湿剂1.5％，余量为水；
所述润湿剂为润湿剂A、润湿剂B、润湿剂C按质量比例为1：1：1共同组成；
所述润湿剂A的化学结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
所述润湿剂B的化学结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
所述润湿剂C的化学结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。
2.根据权利要求1所述的生态环保型油田驱油体系，其特征在于，以质量百分数计算，所述驱油剂占0.5％，所述聚合物占0.2％，所述聚合物为分子量为1500万的聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的生态环保型油田驱油体系，其特征在于，所述乳化剂选自十二烷醇聚醚-10、十二烷醇聚醚-10硫酸酯盐、十四烷醇聚醚-20磷酸酯盐、十四烷醇聚醚-20、十六烷醇聚醚-50、十六烷醇聚醚-20羧酸盐、正辛醇聚醚-4磺酸盐、十八烷醇聚醚-20。
4.根据权利要求1所述的生态环保型油田驱油体系，其特征在于，所述酯类化合物选自十四酸甲酯、十二酸乙酯、十二酸甲酯、正辛酸甲酯、正癸酸异丙酯、油酸甲酯。
5.根据权利要求1所述的生态环保型油田驱油体系，其特征在于，所述乳化剂为正辛醇聚醚-4磺酸盐，所述酯类化合物为十四酸甲酯。
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Characterization of bio-oil recovered as stage fractions with unique chemical and physical properties;A.S.Pollard;《journal of analytical and applied pyrolysis》;20111020;第93卷;第129-138页 *
以糠醛抽出油为原料制备三次采油用表面活性剂;郭东红;《精细石油化工进展》;20040430;第5卷(第4期);第1-3页 *

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